塔克拉玛干沙漠大气CO2通量及土壤碳呼吸观测研究

随着全球变暖问题的日益突出，全球碳循环及平衡问题成为公众关心的热点问题。最新研究成果表明，荒漠盐碱土和半固定沙漠吸收CO2。针对世界第二大流动沙漠-塔克拉玛干沙漠是否为大气CO2的汇等一系列问题，以塔克拉玛干沙漠腹地塔中流动沙丘、油田作业区人工绿地及塔里木盆地北缘沙漠过渡带肖塘为观测研究区域，开展基于涡动相关、密闭气室红外气体分析技术的沙漠大气CO2通量和土壤碳呼吸野外观测试验，研究适合于流动沙漠区的碳通量观测、数据处理和质量评价最佳方法，分析沙漠土壤生物化学过程碳呼吸特征，解析沙漠中央与过渡带、人工绿地与自然沙丘影响大气CO2通量和土壤碳呼吸的气象环境控制机制，探究不同时间尺度和沙漠积雪、降水、沙尘天气条件的地气CO2通量变化特征及规律，定量评估沙漠不同下垫面的碳汇能力，初步估算塔克拉玛干沙漠碳交换量，从而为数值模拟塔克拉玛干沙漠碳收支和碳循环机理研究提供基础。

基于新疆塔克拉玛干沙漠和古尔班通古特沙漠的陆气相互作用观测试验站近5年的通量观测数据和GOSAT卫星数据产品，系统分析了适用于新疆沙漠地区通量观测研究的最佳数据处理及评价方法，揭示了流动沙漠和半固定沙漠区的CO2通量变化规律和流动沙漠和半固定沙漠区地气碳交换环境影响因素，定量评价了南北疆两大沙漠在不同时间尺度上的碳源/碳汇能力：.（1）塔克拉玛干沙漠腹地大气CO2浓度2013年均值为387.3 ppm。塔中和肖塘土壤40cm处的CO2浓度变年平均值分别为662.73 µmol·mol-1和562.55 µmol·mol-1。.（2）二次旋转(DR) 倾斜校正法能够满足校正塔克拉玛干沙漠起伏地形下的通量观测数据的需求。WPL密度修正对沙漠CO2通量的修正量达80%。可使用30min间隔作为沙漠碳通量计算周期。.（3）塔克拉玛干沙漠腹地流动沙漠区在日、月尺度上均表现为碳汇，其NEE日总量平均值为-0.4 gCm-2d-1，NEE月总量平均值为-8 gCm-2mon-1；沙漠北缘胡杨林沙漠交错过渡带在日、月尺度上也表现为碳汇。NEE日总量平均值为-0.6 gCm-2d-1。NEE月总量平均值为-22 gCm-2mon-1；沙漠北缘古河床沙漠交错过渡带在日尺度上，4月表现出碳源，3月、5月-10月表现为碳汇。在月尺度上表现为碳汇，NEE月总量平均值为 -6.0 g Cm-2mon-1。 .（4）GOSAT卫星数据产品证明塔克拉玛干沙漠是碳汇。NEE日总量平均值为-0.23 gCm -2d-1。.（5）在生长季，塔克拉玛干沙漠腹地人工绿化区和生活区表现出强烈的碳汇属性，平均碳汇强度为 -20 gCm-2mon-1。非生长季，绿化区和生活区表现为碳源，其平均强度为5 gCm-2mon-1。.（6）在小时尺度上，影响塔克拉玛干沙漠生态系统的主要因子是总辐射、净辐射和5cm土壤湿度；在日尺度上，空气温度、总辐射、净辐射以及地表温度是主要因子；月尺度上，空气温度、总辐射、净辐射、饱和水汽压差和土壤地表温度、浅层土壤湿度都成为影响因子。.（7）塔克拉玛干沙漠不同下垫面的土壤呼吸速率均较低，具有明显的日变化规律。壤温、湿度是土壤呼吸速率的主要环境因子。.（8）沙漠土壤无机碳过程和贴地层CO2浓度梯度可能是塔克拉玛干沙漠沙漠呈现碳汇的主要原因。 .（9）研制了CO2/H2O分析仪清洗装置。